Site de Physique-Chimie du Lycée Carnot
 
 

Exercice n°1 : ¤ ¤ ¤

Caravane et R21 ....

Une R21 monte une côte rectiligne de pente 6%. Elle possède une vitesse constante v=70km.h-1 sur un parcours de longueur L=200m. Cette voiture tracte une caravane de masse m=500kg. Dans cet exercice, la caravane sera considérée comme un solide en translation.

La R21 a une masse de 1500 kg (avec les bagages et les passagers) .

Les forces de frottement, dues essentiellement à la résistance de l'air, s'opposent au mouvement de la caravane. On admettra qu'elles sont équivalentes à une force unique et constante f de même direction que le vecteur vitesse de valeur f=400 N.

  1. Faire le bilan des forces extérieures s'appliquant à la caravane.

  2. Que peut-on dire de la somme vectorielle   de ces forces? Citer la loi qui permet de l'affirmer. 

  3. En appliquant le théorème de l'énergie cinétique au système caravane, calculer le travail de la force  pour le déplacement de longueur L. En déduire la valeur de T.

  4. Calculer la puissance développée par le véhicule dans ces conditions .

  5. Calculer la pente maximum qu'il sera possible de grimper à cette vitesse sachant que la R21 (de votre professeur) développe une puissance de 92 cv . ¤ ¤¤ ¤

Exercice n°2 : Solide sur un plan incliné . ¤ ¤

Un solide de masse M=800 g est lancé sur un plan, incliné d'un angle a=15° par rapport au plan horizontal, avec une vitesse initiale v0 = 2,5 m/s.

  1. En supposant les frottements négligeables, au bout de quelle distance parcourue d1, sa vitesse sera t’elle v1=1,5 m/s ?

  2. Au bout de quelle distance d2 la vitesse sera-t-elle nulle ?

  3. En réalité, l’expérience montre que la vitesse du solide s’annule après pour une distance d=1 m. Quelle est la valeur f de la force de frottement, supposée constante ?
 Exercice n°3 : Chute d'une bille .¤
Une bille de 20 g , de rayon 0,5 cm est lachée sans vitesse initiale du 7ème étage d'un immeuble . On suppose dans un premier temps que les frottements sont négligeables .
1- Calculer la vitesse atteinte lorsque la bille touche le sol 21 m plus bas .
2- En réalité on peut calculer la force de frottement de l'air qui est une fonction linéaire de la vitesse . f = k × v
k est le coefficient de frottement fluide égal à  6phR (R est le rayon de la sphère et h=1,81 10-5 kg s-1 m-1 le coefficient de viscosité de l'air )
Calculer  la valeur la plus élevée de la force de frottement  (juste avant l'impact) et discuter le fait que l'on puisse la considérer comme négligeable .